生物炭添加对污泥堆肥腐殖化和氨气排放的影响

近年来,市政污泥产量及无害化处置量均呈增加趋势,污泥堆肥技术成为研究与关注的热点,但传统堆肥中存在许多问题。为提高市政污泥堆肥腐殖化程度并减少氮素损失,通过好氧堆肥方法研究了添加生物炭对市政污泥堆肥腐殖质组分及氨气排放的影响。结果表明,在37 d堆肥中,对照组(C1)、添加5%生物炭组(C2)、添加10%生物炭组(C3)3种处理均达到腐熟标准。与对照相比,生物炭添加延长了堆体高温时间1～4 d,提高了堆体pH和电导率,对总有机碳、水溶性有机碳、富里酸分解更彻底;堆肥结束时,C2堆体腐殖化指数、胡敏酸占有率和胡富比均高于C1,腐殖化效果最好。氨气释放主要在高温期,累计释放量：C1(178.43 g/m²)>C3(151.28 g/m²)>C2(134.97 g/m²),堆肥结束C1、C2和C3总氮含量分别为11.67 g/kg、13.48 g/kg和13.03 g/kg,添加生物炭有利于氮素保留。可见,生物炭在提高堆肥腐殖质稳定和减少氨气排放中具有良好效果,且5%添加量优于10%。     

载锆玉米秸秆生物炭的结构表征及磷吸附效果

以玉米秸秆为原料,利用氧氯化锆浸渍-限氧热解法制备一种新型的载锆生物炭阴离子吸附剂.采用场发射扫描电镜(FE-SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和比表面积测定(BET-N₂)等手段,对空白生物炭(BC)及载锆生物炭(Zr-BC)的形貌、组成及结构进行表征.结果表明:热解后的生物炭表面形貌粗糙,均发育有裂纹和蜂窝状大孔结构;与BC相比,Zr-BC比表面积和平均孔径都有降低,且表面元素含C量大幅降低,含O量显著增加,Zr质量分数达到15.7%;Zr-BC表面主要官能团有羟基(-OH)、羧基(-COOH)、锆羟基氧化物等,构成吸附性能的结构基础;当pH值为2时,Zr-BC对磷酸盐吸附效果最显著,符合Freundlich等温吸附线模型.通过多种阴离子混合吸附测试发现,Zr-BC对水中磷酸盐有较高吸附量,且选择性较高.     

生物炭添加对降低盐滩地有害离子及促进玉米生长效果研究

黄河三角洲盐渍化土壤改良是农作物产量提升的主要途径之一。为了解生物炭施用对降低盐滩地有害盐分离子浓度和促进玉米生长效果的影响,通过田间试验,研究秸秆还田、秸秆还田加化肥施用和不同类型低剂量(3 g·kg^-1)生物炭(棉秆炭、芦苇炭和玉米芯生物炭)添加对盐渍土有害盐离子、电导率、钠吸附比对玉米生长效果的影响。结果表明,生物炭的添加可降低土壤溶液中有害盐分离子浓度、电导率、钠吸附比(SAR),提升玉米地下和地上生物量。以芦苇炭施用(3 g·kg^-1)降盐效果最为明显,土壤溶液中Na⁺浓度较对照降低了76%,土壤电导率降低了33%,土壤钠吸附比(SAR)降低了52%。以玉米芯生物炭施用(3 g·kg^-1)对降低土壤钠吸附比和电导率最为显著,分别较对照降低了58%和45%,土壤溶液中Na⁺浓度较对照降低了47%,并且玉米芯生物炭施用对提升玉米地上和地下生物量显著,分别较秸秆还田增加了12.19倍和6.78倍。生物炭添加可以降低土壤溶液中的Na⁺、钠吸附比和电导率,...     

生物炭和堆肥联合修复重金属和有机物污染土壤的研究进展

生物炭和堆肥可以有效的减少有机废物的容积,适用于土壤修复,被认为是高效的废物管理策略。本文综述了在生物炭和堆肥联合修复重金属污染土壤过程中两者的相互作用。在堆肥过程中,添加生物炭可以改变堆肥过程中的物理化学变化,微生物群落和结构,有机质的腐殖化过程以及恶臭气体的释放。同时,生物炭的添加改变了堆肥过程中营养元素的含量和土壤阳离子交换容量以及有机质含量,进而影响微生物的活性。另一方面,生物炭在堆肥化过程中,其物理化学性质和表面官能团发生了改变。生物炭和堆肥的相互作用增强了污染土壤的修复效果。基于以上内容,文章进一步探讨了该领域未来研究的重点,以期对复合型污染土壤修复方面的工作提供参考。     

添加锯末对污泥堆肥腐熟的影响研究

污泥堆肥良好的腐熟程度是堆肥安全使用或农用的必要前提.本试验以杨凌城市污水污泥为原料,以木材加工厂废弃物锯末为调理剂,采用强制通风静态好氧堆肥与自然通风好氧堆肥相结合的方法进行了2个处理的堆肥试验:SS(25%)+DSS(37.5%)+SWD(37.5%),SS(62.5%)+DSS(37.5%)+SWD(0%),研究了堆肥过程中6种重要的评价堆肥腐熟程度的物理化学和生物学指标,如堆体温度、pH、电导率(EC)、C/N比、水溶性有机碳(DOC)、种子发芽指数(GI)以及它们随堆肥时间变化特征.结果表明:在120d堆肥过程中,处理SS+SWD、SS的堆体温度变化均明显呈现出升温期、高温期和降温期3个时期,高温所持续的时间4 d(SS+SWD)和9 d(SS)均符合我国与美国无害化和卫生标准中的有关规定;处理SS+SWD、SS的堆温、pH、EC、TOC、TKN、C/N、DOC共同呈现出随堆肥时间的的变化波动在第Ⅰ发酵阶段比第Ⅱ发酵阶段剧烈;雪里蕻的GI在处理SS+SWD、SS中分别呈现出抑制发芽阶段、上升阶段、稳定阶段3个阶段,至堆肥终止时2个处理堆肥均已达到腐熟,但处理SS+SWD的堆肥腐熟程度稍劣于处理SS.通过比较试验结果还可以得出,SS+SWD处理的堆肥上层温度在高温阶段所持续的时间比SS处理的时间长;SS+SWD处理更利于氮的固定保存.在污泥中添加锯末的堆肥处理中,对反映堆肥腐熟的堆体温度、水分、N素、EC、pH方面存在着正面影响.     

低温密封法制备玉米秸秆不同部位生物炭及特性比较

针对玉米秸秆利用困难问题,探索玉米秸秆制备生物炭工艺及其理化性能,采用密封限氧法,以玉米秸秆皮、瓤、根为研究对象,分别在300 ℃/45 min、500 ℃/ 30 min、700 ℃/15 min条件下制备生物炭并分析其特性,包括炭产率、pH值、灰分含量、红外光谱和扫描电镜分析。结果表明：在300~700 ℃时,随温度升高,炭产率降低,热解失重速率先增后减,pH值均升高;相同条件下,生物炭特征吸收峰基本相同,表现为表面官能团总量减少,酸性官能团降低,碱性官能团增加。综合分析,秸秆根生物炭与秸秆瓤、秸秆皮生物炭材料功能性相近,研究结果可为玉米秸秆根部的资源化利用提供理论依据和技术支持。     

好氧堆肥的代谢酶变化和生物毒性物质的降解

通过2个堆肥试验,监测堆肥温度,测试pH值、种子发芽指数以及脲酶、纤维素酶、磷酸酶和β-葡糖苷酶活性等指标,探讨了畜禽场废弃物好氧堆肥的代谢酶变化特征和生物毒性物质的降解规律.结果表明：堆肥过程中pH值较堆肥前有所提高,进入高温期后明显上升;堆肥初期脲酶、磷酸酶和β-葡糖苷酶的活性均明显上升,在中后期下降并趋于稳定.而纤维素酶活性在堆肥过程中始终维持较高水平.种子发芽指数则随着堆肥进程的推移呈现明显的上升趋势,并在后期逐渐稳定.     

不同微生物菌剂对畜禽粪便资源化堆肥效果的影响

研究接种不同微生物菌剂对牛粪堆肥发酵的影响,为筛选堆肥资源化效果更好的优势菌种提供依据。通过不同比例组成的微生物菌剂进行牛粪堆肥试验,并对堆肥温度、含水率、p H值、C/N等进行指标分析。结果表明,添加菌剂能有效促进升温过程,明显加速堆肥的腐熟,提高畜禽堆肥资源化利用。     

堆肥微生物产生的生物表面活性剂的提纯表征

从堆肥中筛选产生生物表面活性剂的菌种,然后对筛选得到的菌种于适宜条件下进行发酵培养,得到生物表面活性剂．同时对生物表面活性剂发酵液进行萃取、柱层析等一系列的分离提纯,得到较纯的生物表面活性剂及一种较好的提纯生物表面活性剂的方法,然后采用液质联用对提纯的生物表面活性剂进行表征,结果表明该堆肥中产生生物表面活性剂的主要菌种为铜绿假单胞菌,其产生的生物表面活性剂为鼠李糖脂．     

不同碳化温度下玉米秸秆生物炭的结构性质及其对氮磷的吸附特性

以玉米秸秆为生物质材料, 分别在250,350,450 ℃碳化温度下制备3种玉米秸秆生物炭（分别命名为B250,B350,B450）, 利用红外光谱和扫描电镜对其结构和表面形貌进行表征, 并通过实验室模拟考察其对氮磷的吸附性能. 结果表明： 随着碳化温度的升高, 玉米秸秆生物炭表面的微孔形变程度加剧, 粗糙程度增大, 芳构程度提高, 稳定性增强; B250玉米秸秆生物炭稳定性相对较弱, 在吸附过程中存在较强的磷释放作用, 对磷呈现显著负吸附; B350和B450对磷的吸附动力学过程均可用Lagergren准二级动力学模型描述; 3种玉米秸秆生物炭对磷的吸附热力学过程均可用Langmuir方程描述, 对磷的饱和吸附量为B450>B350>B250; 玉米秸秆生物炭对氮的吸附动力学过程符合Lagergren准二级动力学模型, 吸附热力学过程符合Langmuir方程, 对氮的吸附速率为B450>B350>B250, 饱和吸附量为B450>B350>B250.     

无机玄武岩纤维微观结构的光谱学特征研究

利用多种光谱方法研究新制备的玄武岩纤维的组成和微观结构特征.X-射线探针分析表明其主要成份为硅酸盐和碱土金属氧化物.中红外光谱和显微远红外光谱研究表明纤维中含有Si-O,Si(Al)-O和金属与氧的振动模式;利用共焦激光显微拉曼光谱对比研究玄武岩和制备的玄武岩纤维的结构特征,结果表明纤维中含有[Si2O5]2-、[Si2O6]4-[、SiO4]4-等结构单元.广角X-射线衍射表明玄武岩纤维为非晶结构,具有短程有序的特点,计算的短程有序度为0.912 nm.详细解释了各种光谱变化的原因,据此提出了玄武岩纤维的非晶微观结构近程有序模型的特征.     

不同林龄云南松人工林土壤腐殖质的组成分析

为了解不同林龄阶段人工林土壤腐殖质化学组成和结构特征的差异,以云南松人工纯林为研究对象,利用土壤化学分组及傅里叶变换红外光谱等研究手段,对土壤胡敏酸(HA)和富里酸(FA)的结构特征进行分析.结果表明,随着造林时间增加,土壤p H呈下降趋势,造林年限增加27年,土壤p H下降0.6个单位.幼林阶段土壤C,C/H高于中龄林和成熟林阶段,而土壤N,H,C/N随造林年限增加变化不大.各林龄阶段表层土壤C,N,C/N,C/H普遍高于表层以下土壤.红外光谱分析表明,云南松人工林土壤HA和FA具有相似的化学结构及官能团组成,主要含有酚羟基、芳香基、脂族烃基、羧基等基团.从造林年限变化趋势看,从幼林到成熟林阶段,土壤表层HA中小分子糖类物质减少,芳香类物质增加,说明造林年限增加土壤HA结构变得复杂.土壤FA随造林年限的变化特征与HA相似,但其表层(0~20 cm)土壤中羧基含量增加十分明显,说明表土羧酸类物质有随林龄增加的趋势,这可能是引起造林后期土壤p H下降的原因之一.从剖面深度看,随土层增加,土壤HA和FA中小分子糖类物质呈降低趋势,而芳香类物质含量增加,说明人工林深层土壤腐殖质的化学稳定性高于表土层.     

可调谐激光材料－掺杂铝酸铍单晶的生长及其光谱特性

先使用烧结法合成掺杂铝酸铍（ＢｅＡｌ_２Ｏ_４）多晶体，然后采用熔盐法从三元系熔剂中生长出掺ｃｒ^３＋和Ｔｉ^３＋的ＢｅＡｌ_２Ｏ_４单晶。通过控制熔剂成份的摩尔比，溶质与混合溶剂的配比以及降温速率，获得尺寸分别为１０ｍｍ×５ｍｍ×４ｍｍ和８ｍｍ×４ｍｍ×３ｍｍ的透明Ｃｒ（３＋）：ＢｅＡｌ_２Ｏ_４和Ｔｉ^３＋：ＢｅＡ１_２Ｏ_４单晶。并讨论了它们的光谱特征和激光性能。     

氯化锌改性玉米秸秆生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附特性研究

为了提高对废水中Cr(Ⅵ)的去除效率,获得高效且成本低廉的吸附剂,以农业废弃物玉米秸秆为原材料制备生物炭,并采用氯化锌对其进行改性。实验表明,在固液比为2 g/L、pH为2、Cr(Ⅵ)溶液初始质量浓度为100 mg/L、吸附时间为6 h时,最佳改性剂比例条件下改性炭的去除率能够达到99.3%,比未改性的生物炭高73.7%。此外,考察了单一因素改性剂比例、溶液pH、吸附温度、离子强度对吸附效果的影响。同时研究了改性炭对Cr(Ⅵ)的吸附动力学和吸附等温线。结果说明该吸附是自发、熵增的吸热过程且吸附反应符合准二级动力学方程和Langmiur等温模型,最大饱和吸附容量为72.46 mg/g。通过扫描电镜(scanning electron microscopy)、傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy)、X射线衍射(X-ray diffraction)等方法对原炭(biochar)和改性生物炭(modified biochar)进行表征,分析表明改性炭微孔结构明显,表面粗糙,吸附位点增加,芳香化程度提高,从而提高了吸附性能,且锌以氢氧化物...     

不同热解温度下杨树各组分生物质炭的理化特性分析与评价

【目的】通过对不同热解温度下杨树树叶、树枝、树皮生物质炭和秸秆生物质炭的理化特性及结构进行分析,筛选出更适用于林地土壤改良的农林废弃物种类和热解温度。【方法】以杨树不同组分树叶、树枝、树皮和秸秆等4种农林废弃物为原料,分别在300、500和700 ℃温度下制备生物质炭,测定其产率、pH、全碳、全氮含量、阳离子交换量(CEC)、比表面积和表面官能团等指标。【结果】随着热解温度的升高,4种原料生物质炭的产率逐渐降低,灰分含量和pH升高。同一热解温度下,树枝和树皮生物质炭的全碳含量高于树叶和秸秆生物质炭的,而全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)含量均低于树叶和秸秆生物质炭的。4种生物质炭水溶性盐基离子含量和交换性盐基离子含量均随着热解温度的升高而增加,树叶生物质炭的阳离子交换量总体高于其他3种原料的生物炭。树叶和树皮生物质炭的比表面积和总孔容积总体大于树枝和秸秆生物质炭,树皮和树叶生物质炭在700 ℃时比表面积分别高达597.02和121.01 m²/g。4种原料生物质炭的表面官能团种类基本相同,以芳香骨架为主,表面官能团数量均随着热解温度的升高而减少,芳香化程度增强。【结论】在不同热解温度和原料制备的生物质炭中,树叶和秸秆生物质炭的灰分、pH、N、K和盐基离子含量较高,比较适用于改良酸性土壤,增加土壤养分;而杨树树枝和树皮生物质炭含碳量较高,则适用于土壤固碳,提高土壤有机质含量。其中,500 ℃热解的杨树树叶生物质炭综合性能最好,氮、磷、钾养分耗失最少,阳离子交换能力较强,比表面积大,更适用于土壤改良。     

不同生物炭进入土壤后对304不锈钢腐蚀的影响

生物炭在土壤应用过程,不可避免地会对与土壤之间接触的机械设备部分产生腐蚀作用。为探究生物炭应用于农业生产中对机械设备以及金属工具损耗的影响,采用分别在700、400和100℃温度下裂解制备的小麦秸秆生物炭(WB)、水稻秸秆生物炭(RB)和松木生物炭(PB)的生物炭对304不锈钢板材进行腐蚀处理,并测量其极化曲线和电化学阻抗谱和腐蚀表现。结果表明:与空白组(CK)对比,相较于304不锈钢的腐蚀速率,在施入WB的土壤中,腐蚀速率会随着WB裂解温度的增大而增大;而加入RB的土壤会加剧不锈钢的腐蚀,其中在加入400℃RB的土壤中腐蚀速率达到最大;这是因为WB和RB的加入会提升土壤中的Cl~-含量至足以达到点蚀效应的程度加速了不锈钢板材的腐蚀。与此同时,发现100℃制备的PB生物炭可以抑制不锈钢的腐蚀。总而言之,不同生物质和制备温度的生物炭在土壤实际应用中表现出不同的腐蚀和抗腐蚀特性,因此深入研究这些方面将为其农业应用具有深远影响。     

Spectroscopic characterization and stereodynamics of ferrocenylselenoethers Pt(II), Pd(II), Rh(III) complexes

Ferrocenlyselenides (C₅H₅FeC₅H₄SeR, Fe(C₅H₄SeR)₂) and their complexes of metal Pt, Pd, Rh (R=undecenyl, benzyl, phenyl) have been prepared. The spectroscopic characterization has been examined by mass spectrum, XPS, IR and NMR. IR, NMR spectra of C₅H₅Fe C₅H₄Se (CH₂)₉ CH=CH₂PtCl₂ reveal C=C double-bond in Fe(C₅H₄Se (CH₂)₉CH=CH₂)₂ Pt Cl₂ is free because of binding with Pt(II). The results obtained from^H,¹³C and⁷⁷Se NMR indicate that invertomers ofmeso anddl species existence. The ratio ofmeso/dl for BUnSeF Pt is ca 70/30, whereas four and three invertomers for BUnSeF Pt and BBSeFPd have been clearly observed from¹H NMR spectra. Tian Bingshou: born in Feb. 1938, Associate professor     

纳米级锂离子电池正极材料LiCoO2的制备及表征

LiCoO2是锂离子电池中最有前途的正极材料之一，近年来人们对它进行了广泛的研究．这里我们通过两种不同的湿化学方法首次合成了纳米级的LiCoO2：溶胶—凝胶法(方法B)和一种改进了的溶胶—凝胶法(方法C)。为了便于比较，我们也采用了固相反应法(方法A)。用DTA，IR，XRD，TEM等技术对前驱体和LiCoO2纳米颗粒进行了表征．结果表明在600℃煅烧时可以得到晶化程度较好的LiCoO2纳米颗粒，方法A和方法B得到了直径大约为100和40nm的球状颗粒，而方法C主要得到球形颗粒，同时伴有少量小棒形颗粒生成，直径约为50nm。电化学测试表明方法C得到的产物具有最好的性能。     

稻秆生物炭对水体Pb2+的吸附特性及机制定量化

本文采用吸附等温线和动力学等方法阐明了稻秆生物炭对水体Pb₂₊^的吸附特性,并通过元素分析、BET-N₂、Zeta电位、SEM-EDS、FT-IR、XRD和XPS等分析手段,结合机制贡献比例计算方法,定性和定量地揭示了生物炭吸附机制。结果表明,在三种不同吸附温度20℃、30℃和40℃下,生物炭对Pb₂₊^{的最大吸附量}分别为233.48 mg.g_-1^、236.00 mg.g_-1^和237.50 mg.g_-1^,均符合Langmuir模型(R₂^>0.96),属于单分子层吸附;当初始Pb₂₊^浓度为50、100和300 mg?L_-1^时,生物炭吸附平衡时间分别为30 min、90 min和360 min,均符合准二级动力学模型(R₂^>0.95),以化学吸附为主。生物炭对Pb₂₊^吸附机制主要包括化学沉淀、离子交换、官能团络合和Cπ电子配位等4种作用,其中化学沉淀产物可能以Pb₄(CO₃)₂(SO₄)(OH)₂和PbCO₃为主,贡献比例为47.15%-50.81%,离子交换主要以Ca₂₊^和Mg₂₊^为主,贡献比例为32.82%-37.77%,这两者共同贡献比例范围为83.63%～84.92%,其余2种吸附机制共同占比15.03%～16.37%。生物炭对Pb₂₊^{具有优良的吸附能力},可作为水体中重金属的优势吸附材料之一。